1、目錄一、什么是無功功率？對無功功率的認識。二、電力網中為什么要進行無功補償？三、如何進行無功補償？四、電力網采取的無功補償方式都有哪些？五、電力網采取的無功補償方式都有哪些優缺點？六、配電網的無功補償方式有哪幾種？七、各種補償方式的優缺點?八、補償容量如何確定？優缺點進行對比。九、電容器組如何分組？十、常見的10 kV 線路無功補償接線方式 十一、電容器組的防雷保護十二、電容器的簡介、構造及作用十三、電容器的選擇十四、熔斷器的選擇十五、負荷開關的選擇1、什么是無功功率？對無功功率的認識。答：無功功率是一交換功率的幅值，反映了內部與外部交換能量的能力大小，即電源與電感與電容之間能量交換的最大值。

2、（1） 電力網在運行時，電源供給的無功功率是用來在電氣設備中建立和維持磁場，進行能量的交換的，它為能量的輸送、轉換創造了必須的條件。沒有它，變壓器就不能變壓和輸送電能，沒有它，電動機的旋轉磁場就建立不起來，電動機就旋轉。（2） 由于無功電力不直接做實際消耗之功，他僅完成電磁能量的相互轉換，反映出交流電流電路中的電感、電容和電源之間進行能量交換的規模，因而也就不消耗燃料或水能。（3） 無功功率和有功功率是密切相關的，輸送有功電力時需要消耗無功功率，輸送無功功率時需要消耗有功功率，無功功率和有功功率都是通過電流傳輸的，導體中的電流成分既包括無功成分，也包括有功成分。這個電流通過導體的電阻和電抗時，

3、就會造成無功損耗和有功損耗，還會造成電壓降落，直接影響電力網的經濟安全運行。（4） 電力系統中的無功損耗包括變壓器的無功損耗：勵磁損耗和繞組中的損耗，以及電力線路的無功損耗：并聯電納和串聯電抗。2、電力網中為什么要進行無功補償？答：在電力系統中，如變壓器、電動機等許多工作時需要勵磁的設備都需要從電力系統中吸收感性無功功率來勵磁工作的，還有輸電線路具有分布電容，在電壓下將產生容性無功功率，也就是說線路要吸收感性無功。在電力系統中，發電機是唯一的有功電源，也是為基本的無功電源。如果我們只依靠發電機來提供無功功率的話，電力系統中之間由于無功功率不斷地來回地交換會引起發電、輸電及供配電設備上的電壓損耗

4、及功率損失，況且發電機發出的所有功率等于有功功率與無功功率的矢量和，提供的無功功率多時，提供的有功功率就少了，這種運行方式也是很不經濟的。假如系統會用這種方式運行，由于各種變壓器、電動機等感性無功負荷離發電機太遠，無功功率不斷地在這些點之間來回地進行流動，會導致線損增大此時還會增加發電機、變壓器及其他電器設備和導線的容量，還會使用戶選擇控制、測量的規格加大。何況上述運行方式下，提供的無功功率是很有限的，對于整個電力系統來說，對我功功率的需求是很大的。當無功功率不足時，會使線路及變壓器的壓降增大，如果是沖擊性無功功率負載，會產生電壓劇烈波動，使供電質量嚴重降低。比如電弧爐、軋鋼機等設備會頻繁的無

5、功功率沖擊，會使電網電壓劇烈波動，甚至是同一電網上的用戶無法正常工作。當電壓降落時，會對許多設備的使用產生不良影響。比如降落過多，電動機可能停止運轉，或不能啟動。電壓降低，電動機電流將顯著增大，繞組溫度升高，嚴重情況下會使電動機燒毀。3、如何進行無功補償？答：電容電路與電感電路相似，在電容元件與電源之間也有無功功率在進行交換，只是時間上差半個周期，即當電感電路從電源吸收能量的半個周期，恰為電容放電過程，另半個周期則是電感元件向電源送還能量，而電容電路恰為充電過程。將電容與電感并聯起來，電容元件就可以取代電源，與電感進行這部分無功功率的交換。交流電源是必須有的，它是提供有功功率的。其實無功功率也

6、是很難做到完全補償的。注釋：絕大部分電氣設備的等效電路可看作電阻R與電感L串聯的電路。4、電力網采取的無功補償方式都有哪些？答：電力網常用的無功補償方式包括：集中補償方式、分散就地補償方式和單機就地補償方式。a) 將補償電容器直接接在變電所的高壓或低壓母線上，對該變電所供電范圍內的無功功率進行補償，成為集中補償方式。電容器集中裝設在企業或地方總降壓變電所的610kV母線上，用來提高整個變電所的功率因數，使該變電所的供電范圍內無功功率基本平衡。可以減少高壓線路的無功損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質量。b) 將電容器接在車間動力箱母線上，對附近的電動機等無功負荷進行無功補償，相對于在總配電房

7、的集中補償而言，稱為分散就地補償。適用于高壓配電裝置或低壓動力裝置配電箱附近有比較密集的電動機群。特別適用于低壓4kW及以下的電動機群或相互備用的高壓電動機群。c) 將電容器置于電動機附近，對其進行單獨就地補償，稱為單機就地補償方式。單機就地補償方式主要適用于年運行時間較長的電動機。5、電力網采取的無功補償方式都有哪些優缺點？ 答：集中補償方式的優點：這種裝設方式與分散補償方式相比，具有以下優點：（1） 能方便的同電容器組的自動投切裝置配套，自動追蹤無功功率變化而改變用戶的補償容量，避免在總的補償水平上產生過補償或欠補償，從而使用戶功率因數始終保持在規定范圍之內。在這種意義上講，可使用戶達到最

8、優補償。（2） 集中補償有利于控制用戶本身的無功潮流，避免受電力網的電壓變化或負荷變化而產生過大的電壓波動。當電壓波動超過允許范圍時，可借助自動投切裝置調準母線電壓水平，以改善電壓質量。（3） 電容器組的基本容量是根據用戶正常負荷需要確定的，運行時間長，利用率高，補償效益就高;而且集中補償方式在運行維護上較為方便，事故率相對減少，相應的提高了補償效益。集中補償方式的缺點：這種方式只能減少裝設點以上線路和變壓器因輸送無功功率所造成的損耗，而不能減少用戶內部通過配電線路向用電設備輸送無功功率所造成的損耗。其降損節電效益必然受到限制。這也就是說，集中補償容量再多，起作用僅限于減少變壓器本身及以上配電

9、線路的無功損耗。 分組補償的優點：（1） 分組不常有利于對無功進行內部分區控制，實現無功負荷分區平衡，減少無功功率在變配電站以下配電線路中的流動，使內部線損顯著降低。（2） 對于實行分車間考核用電指標的用戶，分組補償有利于分車間加強無功電力管理，提高本車間的功率因數，降低產品單耗和生產成本。（3） 分組電容器的投切隨車間總的負荷水平而變化，其利用率較單臺補償高;分組補償也比單臺電動機易于控制和管理。 分組補償的缺點：d) 不如集中補償便于管理。e) 如果在車間裝設電容器未能分組，則補償容量無法調整，可能會出現過補償或欠補償。f) 如果只進行分組補償，則用戶變壓器消耗無功功率必須由車間電容器向上

10、倒送，或由電網輸送，顯然效果不好。g) 分組補償的一次性投資大于集中補償。補償方式的選擇原則：以移相電容器為主，全面規劃，合理布局，分散補償，就地平衡，自動控制，集中調節。集中調節與分散補償相結合，以分散補償為主;調節補償與固定補償相結合，以固定補償為主;高壓補償和低壓補償相結合，以低壓補償為主。實現提高功率與降損并重為目的。6、配電網的無功補償方式有哪幾種？答：配電網無功補償方式主要有五種：變電站補償、配電線路補償、隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。h) 變電站補償針對電網無功平衡，在變電站進行集中補償，補償裝置包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是平衡電網的無功功率，改善電網的功

11、率因數，提高系統終端變電所的母線電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10kV母線上。i) 配電線路補償線路無功補償即通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。線路補償方式主要提供線路和變壓器需要的無功。線路補償點不宜過多，控制從簡，一般不采用分組投切控制，補償容量不宜過大，避免出現過補償現象；保護也要從簡，可采用熔斷器和避雷器作為過流和過壓保護。j) 隨機補償隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并聯，通過控制、保護裝置與電動機同時投切的一種無功補償方式。搞好電動機的無功補償，使其無功就地補償平衡，既減少了配電線路的損耗，同時還可以提高電動機的出力。k)

12、隨器補償隨器補償是指將將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側，以補償變壓器空載無功補償方式。配電變壓器在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配電變壓器空載無功是農網負荷的主要部分。l) 跟蹤補償跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制和保護裝置，將低壓電容器組補償在用戶配電變壓器低壓側的補償方式。這種補償方式部分相當于隨器補償的作用，適用于100kVA及以上的專用配電變壓器用戶。7 各種補償方式的優缺點? (1)變電站的補償優點：管理容易，維護方便。 缺點：這種補償對10KV配電網的降損不起作用。（2）配電線路補償優點：投資小，回收快，與管理和維護，適用于功率因數低，負荷重

13、的長線路。 缺點：存在適應能力差，重載情況下補償不足。（3）隨機補償優點：用電設備運行時，無功裝置投入；用電設備停用時，補償裝置退出。更具有投資少，占地小，安裝容易，配置方便靈活，維護簡單，事故率低的特點。適用于：補償電動機無功消耗。以補勵磁無功為主，可較好地限制配電網無功峰荷。年運行小時在1000h以上的電動機實用在隨機補償較其他補償方式更經濟。（4）隨器補償優點：接線簡單，維護管理方便，能有效的補償配電變壓器的空載無功，限制農網的基荷，使該部分就地平衡，從而提高配電變壓器的利用率，降低無功網損，提高用戶的功率因數，改善用戶的電壓質量，具有較高的經濟性，是目前無功補償的最有效的手段之一。 缺

14、點：由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散，因此，補償工作投資比較大，運行維護工作量大。（5）跟蹤補償優點：可較好的跟蹤無功補償的變化，運行方式靈活，補償效果好，主要適用于大容量、大負荷的配變。 缺點：費用高，且自動投切裝置較隨機或隨機補償的保護裝置復雜，如有任一元件損壞，則可導致電容器不能投切。8、 補償容量如何確定？優缺點進行對比。 答：（1）按功率因數標準確定補償容量：Qc=P(tan1-tan2)（2）按供電能力要求確定補償容量（3）高供高計的用戶變壓器無功補償容量的確定1250kVA的變壓器的有功功率：P=S*cos=1250*0.85=1062.5Kw按功率因數標準確定的補償容量：Q

15、c=P(tan1-tan2)=1062.5*(0.6197-0.3287)=309.19 kvar800kVA的變壓器的有功功率：P=S*cos=800*0.85=680kW按功率因數標準確定的補償容量：Qc=P(tan1-tan2)=197.88*(0.6197-0.3287)= 197.88kvar所以，1250kVA的變壓器的無功補償容量確定為310kvar，800kVA的變壓器的無功補償容量確定為200kvar。 9、電容器組如何分組？1分組原則分組應按照一定的原則，具體針對新建變電所在系統中的地位、變電所的性質、設置無功補償的主要目的、補償裝置所接母線的諧波含量、母線電壓波動等要求進

16、行切合實際的分組。1)分組裝置投切時，不得引起高次諧波諧振，應避免有危害的諧波放大。2)投切1組電容器引起所接母線電壓的波動值不超過額定電壓的25。3)應考慮斷路器的制造水平，與其切合容性電流的能力相適應。4)應考慮設備的制造水平，與單臺電容器的爆破容量以及熔斷器的耐爆能量相適應。5)考慮經濟性，宜減少組數，進行大容量集中補償。按照以上分組原則，設計時可具體考慮為：1)對于單獨補償的某臺設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯電容器裝置，不必分組，可直接與該設備相連接，并與該設備同時投切。2)配電所裝設的并聯電容器裝置的主要目的是為了改善電網的功率因數。此時，為保證一定的功率因數，各組應能隨負

17、荷的變化實行自動投切。負荷變化不大時，可按主變壓器臺數分組，手動投切。3)終端變電所的并聯電容器裝置，主要是為了提高電壓和補償主變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過25。4)對于110220kV、主變壓器帶有載調壓裝置的變電所，應按有載調壓范圍分組，并按電壓或功率因數的要求實行自動投切。5)對于3次及以上高次諧波含量較高的電網，需要在并聯電容器裝置的各組電容器中分別串聯253、56或1213的串聯電抗器，并根據需要抑制的諧波電流次數(或限制的諧波電壓次數)，有針對性地進行選控。投切過程中，不應發生諧波放大現象。6)每組電容器的容量應保

18、證做到；與串聯電抗器的額定參數相匹配；使斷路器能夠正常開斷；并盡量不發生重擊穿；當避雷器動作后，通過避雷器的電容器放電量不得超過其允許的通流容量值；當一臺電容器故障時，本組電容健全電容器向故障電容器的放電能量不得超過單臺電容器外殼所允許的爆裂能量值；使通過放電線圈的放電能量不得超過其允許的放電容量值；使各組容量之和應等于或略大于預想的并聯電容器裝置的容量，即電網需要補償的最大容性無功量等。2分組方式當組數確定后，按每組電容量的分配有兩種不同的分組方式。一種為等容量分配方式，另一種為非等容量分配方式。1)等容量分配方式等容量分配方式就是把總的補償電容安裝容量Q平均分配到各組。即設分組數為n，則每

19、組容量為旦，投入運行時，這種分組方式可以得到(n+1)種不同補償容量的組合。這種分組方式是目前實際應用較多的一種。它要求分組斷路器不僅要滿足頻繁切合并聯電容器組的要求，而且還要滿足開斷短路的要求。由于各組容量均相等，所以運行時可以替換。若控制得當，可使各組電容器組投入運行的時間基本相等，以保持相同的壽命，相同的設備檢修周期。2)非等容量分配方式為了使較少的分組數，能得到較多的容量組合，可采用非等容量分配方式。設分組數為n，則每組容量為對于第n組電容器其電容量最大，但投切該電容器時引起所在母線的電壓波動不應超過25，即最大一組電容量不應超過非等容量分配方式的各分組容量之間成級數關系遞增，級差為從

20、而使并聯電容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合，換言之，可用比等容量分組方式少的分組數目，達到更多種容量組合運行的要求，從而節約了回路設備數，減少了設備占地，減少了投資。雖然非等容量分配方式同等容量分配方式同樣可以向電網提供可階梯調節的容性無功，且每一階梯的無功功率變化幅值相等，但它在改變容量組合的操作過程中，會引起無功功率較大的變化，并可能使分組容量較小的分組斷路器頻繁操作，使得斷路器檢修間隔時間縮短，從而使電容器組退出運行的可能性增加。因此多年來這種分組方式在運行的變電所中應用較少，應用范圍有限。隨著電力系統的不斷發展，大型發電機組日益增多，同時輸電線路的電壓等級越來越高，一次電網輸送

21、容量較大，輸電距離越來越長，加之越來越多的配電網使用了電纜線路，線路的充電功率很大，引起電力系統電容電流的增加，增大了無功功率。而另一方面220kV到35kV輸配電網供電半徑不斷減小，因此，正常情況下變電所消耗系統無功對母線電壓的影響不明顯，造成地區或樞紐變電所中以提高變電所母線運行電壓為目的、按照母線綜合無功電壓靜特性進行投切的等容量分配方式的電容器組投入率降低，無功閑置容量大，投資效益不高。在這種情況下，對于新建同類型變電所，在進行無功補償設計時，應針對補償節點的具體的運行狀況和運行特點，可考慮選用非等容量分組方式，增加設備運行的靈活性，以提高無功設備的投入率，減少電網有功損耗，提高電網電

22、壓，增加系統運行的經濟性。在設備方面，某些SF6斷路器已進行過投切電容電流試驗，效果良好，為電容器的靈活分組提供了條件。一般情況下，電容器組分為八組。1250kVA變壓器的補償容量為310kvar，補償電容器可分為八組：50kvar的電容器四組40kvar的電容器兩組20kvar的電容器兩組800kVA變壓器的補償容量為200kvar，補償電容器可分為八組：40kvar的電容器兩組20kvar的電容器六組10、常見的10 kV 線路無功補償接線方式常規情況下， 電力電容器在線路上有4 種不同的接線方式： 一、三相電力電容器通過跌落式熔斷器接入線路； 二、3 只單相電力電容器接成星形直接接入線路

23、； 三、3 只單相電力電容器通過跌落式熔斷器接入線路； 四、3 只單相電力電容器尾端接高壓熔絲，套熔管100150 mm 后接入線路。（1）單相電力電容器如熔絲選擇得當，則一相擊穿時，并不影響其他二相。而三相電力電容器如一相擊穿，則電力電容器就會報廢，同時，第一種接線方式選用三相電力電容器還需安裝1 組跌落式熔斷器，增加投資的同時加大了工作量。（2）第二種接線方式工作可靠性差，當一相電力電容器擊穿后，另二相會因為承受線電壓而燒壞，造成3 只電力電容器全部損壞。同時，電力電容器擊穿也會造成三相短路，導致線路停電。（3） 第三種接線在安裝時也需增加1 組跌落式熔斷器，安裝工作量大，投資也大。（4）

24、第四種接線具有第三種接線工作穩定、投資小且安裝工作量小的優點。當一相電力電容器擊穿時該相熔絲已熔斷，故障相與其他二相立即分離，同時熔管脫落，使巡視人員能及時發現故障，并得到妥善處理。另外，由于該種接線取消了跌落式熔斷器，不僅節省了投資，還減少了工作量。因此，安裝電力電容器采取第四種接線方式較為恰當。11、 電容器組的防雷保護：電容器組的防雷保護是人們一直以來不大注意的問題，這是因為在變電站母線或配電線上已裝有閥式避雷器，便可認為能夠起到防止電容器組遭受雷擊的作用。然而實際情況并不是這樣的。發生雷擊電容器的原因，主要是電容器對雷擊波較敏感的緣故。這首先是因為電容器的容抗與頻率成反比，頻率越高，容

25、抗越小，而其他電器設備的電抗則是相反，又因為雷擊波是高次頻率，所以電容器很容易吸收雷擊波電流；再則就是當雷擊波電壓低于閥式避雷器的動作電壓時，雷擊波通過避雷器，一直雷擊波越過母線上的避雷器，直奔電容器內部，乃至電容器末端反擊，使雷擊波成兩倍增大，因而將電容器元件擊穿，或在套管處引起閃絡。要解決這個問題，用一般的閥式避雷器作為防雷保護效果不好，因為閥式避雷器內部有一個間隙，當電容器組發生操作過電壓時，將間隙擊穿后，在半個周波內，無法將電容器的電荷放掉，以致在間隙內發生第二次擊穿時產生過電壓，可能將避雷器套管炸壞。對此，我們應該采用無間隙的氧化鋅避雷器作為電容器的防雷保護裝置。12、電容器的簡介、

26、構造及作用電容器是一種能儲存電荷的容器，它是由兩片靠的較近金屬片，中間隔一絕緣物質組成的。電容器是依靠他的充放電功能來工作的，電源開關未合上時，電容器兩片金屬板和其他普通金屬板一樣，是不帶電的。當開關合上時，電容器正極板上的自由電子便被電源所吸引，并推送到負極板上。由于電容器兩極板之間隔以絕緣材料，所以從正極板移動來的自由電子便在負極板上堆積起來。正極板因為電子減少而帶上正電，負極板便因為電子逐漸增加帶上負電。電容器兩個極板之間便有了電位差，當這個電位差與電源電壓相等時，電容器的充電就停止了。此時若將電源切斷，電容器仍能保持充電電壓。電容器由箱殼和芯子組成，箱殼是由薄鋼板密封焊接組成，箱殼蓋上

27、裝有出線瓷套，箱壁兩側焊有供安裝用的吊環，一側裝有接地螺栓。電容器芯子由若干元件和絕緣件組合而成。元件由作為極板的鋁箔，中間夾膜紙復合介質或全膜介質經卷繞而成。芯子中的元件按一定的串并聯方式連接，以滿足不同的電壓和容量要求。內熔絲電容器內部每個元件均串有一根熔絲，當某個元件擊穿時，與其并聯的完好元件即對其放電，使熔絲在毫秒級的時間內迅速熔斷，將故障元件切除，從而使電容器能繼續運行。電容器內部設有放電電阻，電容器從電網斷開之后能自行放電，一般情況下，10min后即可將至75V以下。電力電容器的作用：（1） 在輸電線路中，利用電力電容器可以組成串補站，提高輸電線路的輸送能力。（2） 在大型變電站中

28、，利用電力電容器可以組成SVC，提高電能質量。（3） 在配電線路末端，利用電力電容器可以提高線路末端的功率因數，保障線路末端的電壓質量。（4） 在變電站中的中、低壓各段母線裝設的電力電力電容器，可補償負荷消耗的無功功率，提高母線側的功率因數。13、電容器的選擇：并聯電容器與電網相連時，其額定電壓應與電網電壓相符合。在三相供電系統中，單相電容器的額定電壓與電力網的電壓相同時，在正常情況下，將其接成三角形，以獲得較大的補償效果。這是因為如果改用星形接法，其相電壓為線電壓的1/根3倍，又因為Q=U2/XC，其無功出力為三角形的1/3倍。還有三角形接線電容器的絕緣水平與電網額定電壓的電壓等級一致，使用

29、中絕緣無需加強。以及不存在中性點漂移問題。綜上所述，電容器應該選內部接線為三角形的。14、熔斷器的選擇：目前普遍采用RN1型熔斷器保護電容器組。最理想的熔斷器能使一臺電容器內部部分元件短接后，箱殼未爆破前熔斷器及時熔斷，避免事故擴大。保護單臺電容器的熔斷器其熔斷特性既滿足安裝地點的短路容量要求，又要使熔斷器整定電流必須與被保護電容的額定電流相匹配，這樣才能保證在電容器箱殼爆破之前即行熔斷。國際電工委員會對電容器的技術要求：（1） 在選用熔斷器的配合下，當電容器擊穿后，電容器箱殼爆破的幾率不得超過10%。（2） 熔斷器必須承受住電容器的安全電壓、電容器動作引起的不平衡電壓和可能遇到的過度過電壓。

30、（3） 熔斷器應能負擔1.43倍額定電流值（即1.1X1.3In=1.43In），不致熔斷。（4） 熔斷器亦應能負擔合閘時不超過100倍額定電流值（有效值）的涌進電流峰值。 熔絲額定電流選擇表 單臺電容器額定電流 熔絲額定熔斷電流 <2 210 1025 >25 5Ic 2.5Ic 2Ic 1.65Ic 熔絲選配表額定 電壓（kV）容量（kvar）6.310.5101112131422232425304050751002002.52.52.53.53.5555771012-25451.51.51.51.51.53.53.53.53.555710-25根據上表可知：20kvar的電容